著者： ベンジャミン・シュワルツ他
出典： Biorxiv（2022）
概要：
DNA複製は、細胞分裂中の遺伝物質の正確な複製を保証する基本的な生物学的プロセスです。レプリケーションをキックスタートするには、ヘリカーゼヘリカーゼローダーとして知られる特殊なタンパク質複合体がDNA二重らせんに結合して囲まれ、しっかりとコイル状の鎖を巻き戻し、複製フォークを作成します。ただし、この複合体がDNAに結合してラップする正確なメカニズムは、とらえどころのないままです。
驚くべきブレークスルーでは、研究者は、ニア原子分解能で生体分子構造の視覚化を可能にする強力なイメージング技術であるCryo-Electron Microscopyを使用して、ヘリカーゼヘリカーゼローダー複合体の中でアクションを獲得しました。プリプリントサーバーBiorxivで報告された彼らの発見は、タンパク質機構とDNAの間の複雑な相互作用に前例のない光を当て、DNA複製の初期ステップに重要な洞察を提供しました。
高解像度の画像は、ヘリカーゼヘリカーゼローダー複合体がDNAを囲むリング型構造を形成し、ヘリカーゼローダータンパク質がDNA二重らせんとそれらの後ろに配置されたヘリカーゼタンパク質を握り、DNA鎖を整える準備ができていることを明らかにしました。この配置は、ヘリカーゼローダータンパク質がDNA結合に重要な役割を果たし、DNAの周りの複合体を安定化し、複製開始のために準備することを示唆しています。
さらなる分析により、ヘリカーゼローダータンパク質とDNAバックボーンとの間の特定の相互作用が明らかになり、複合体がDNAにテザーする分子メカニズムが明らかになりました。これらの相互作用には、水素結合とファンデルワールスがDNAリン酸塩と接触するヘリカーゼローダータンパク質内のいくつかのアミノ酸残基が含まれ、遺伝物質の安全なグリップが確保されます。
さらに、研究者は、ヘリカーゼローダータンパク質内の柔軟なリンカー領域を特定し、異なるDNA配列に立体構造を適応させることができます。この柔軟性は、複合体が複製中に遭遇するさまざまなDNA配列に対応するために不可欠であり、二重らせんの効率的な巻き戻しを確保します。
これらの発見は、ヘリカーゼヘリカーゼローダー複合体がDNAを認識、結合、ラップして複製を開始する方法についての詳細な分子的理解を提供します。この知識は、DNA複製の根底にある基本的なメカニズムの理解を深め、複製の忠実度、遺伝性疾患、および新しい治療戦略の発達をさらに研究するための道を開いています。
